Untersuchungen zur Wechselwirkung von Kupfer Zwischengitteratomen mit anderen Punktdefekten im Temperaturbereich von 50 k - 207 k

Becker, D. E.

Book/Report

FZJ-2017-06123

Untersuchungen zur Wechselwirkung von Kupfer Zwischengitteratomen mit anderen Punktdefekten im Temperaturbereich von 50 k - 207 k

Becker, D. E. (Corresponding author)FZJ*

1972
Kernforschungsanlage Jülich, Verlag Jülich

Jülich : Kernforschungsanlage Jülich, Verlag, Berichte der Kernforschungsanlage Jülich 857, 132 p. (1972)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/15169

Report No.: Juel-0857-FF

Abstract: In der vorliegenden Arbeit wurde die Wechselwirkung frei diffundierender Kupfer-Zwischengitteratome mit Leerstellen, Versetzungenund Fremdatomen durch Messung von Defekterzeugungsraten als Funktion der strahluhgsinduzierten Defektkonzentration im Temperaturbereich von 50 K bis 207 K untersucht. ZGA und Leerstellen wurden durch Elektronenbestrahlung mit Energien von 0,40 bis 3,2 MeV erzeugt. Als Maß für die Wechselwirkung zwischen einer Leerstelle und den frei diffundierenden ZGA erweist sich der Einfangradius $r_{L}$ dieser Leerstelle als besonders geeignet. Gerät ein ZGA auf seinem Diffusionsweg in den durch den Einfangradius $_{r}$L gegebenen Einfangbereich der Leerstelle, so rekombiniert es spontan mit der Leerstelle. Entsprechende Radien gelten für die Reaktionen anderer Gitterdefekte mit dem frei diffundierenden ZGA. Die gefundene Temperaturabhängigkeit der Defekterzeugungsraten bei der Defektkonzentration Null schließt die thermische Konversion des ZGA in Kupfer aus. Durch Anwendung der Diffusionsgleichung für ein dreidimensional wanderndes ZGA auf die Messungen erhält man eine Proportionalität von $r_{L}$ zu $T^{-1/3}$. Eine solche Abhängigkeit ist zu erwarten, wenn das ZGA bei der Diffusion einer anziehenden elastischen Wechselwirkung mit der Leerstelle unterliegt. Durch Untersuchung von Proben verschiedener Reinheit konnte die Konversion des Crowdions, dessen Laufgerade durch die eigene Leerstelle geht, an Fremdatomen ausgeschlossen werden. Die Ergebnisse bestätigen hingegen, daß Fremdatome als Haftstellen für dreidimensional wandernde ZGA wirken. Die Zusammensetzung des spez. Restwiderstandes der benutzten Proben wurde analysiert (Fremdatom-, Korngrenzen-, Oberflächenbeiträge) und eine Beziehung angegeben, die es erlaubt, den Fremdatomgehalt aus dem gemessenen spez. Restwiderstand auszurechnen. Zur Deutung der bei hohen Defektkonzentrationen $(c_{H} = 10^{-4}$) gefundenen Defekterzeugungsraten bei der Bestrahlungstemperatur von 93 K wurden verschiedene Modelle diskutiert. Die Produktion eines unbeweglichen ZGA neben der des beweglichen konnte ausgeschlossen werden. Die Messungen lassen sich in konsistenter Weise unter der Annahme deuten, daß die ZGA Cluster bilden, für die die Fremdatome als Keime wirken. Der Einfangradius eines Clusters nimmt linear mit der Zahl der ZGA im Cluster zu. Der Beitrag eines ZGA zum Einfangradius des Clusters beträgt bei 93 K 0,05 $r_{L}$. Mit zunehmender Bestrahlungstemperatur wird eine starke Abnahme der wirksamen Haftstellenkonzentration beobachtet. Desgleichen nimmt der Beitrag eines eingefangenen ZGA zum Einfangradius des Clusters mit zunehmender Temperatur ab. Oberhalb 175 K ist dieser Beitrag negativ. Hier zeigen also die Haftstellen einen Sättigungseffekt. Aus Messungen an einer stark verformten Probe muß geschlossen werden, daß Versetzungen keinen Einfluß auf das Anfangsverhaltender Schädigungsraten-Kurven ausüben. Durch gleichzeitige Bestrahlung von Proben bei Temperaturen $\le$ 12 K und bei 93 K mit Elektronenenergien von 0,4 bis 3,2 MeV wurde das Verhältnis der Defekterzeugungsraten und damit der Anteil f der ZGA bestimmt, der der korrelierten Erholung mit der eigenen Leerstelle entkommt. Der Anteil f beträgt über den gesamten untersuchten Energiebereich 40 %. Daraus folgt eine starke Zunahme des mittleren Verlagerungsabstandes mit abnehmender Energie für alle über $r_{L}$ hinaus verlagerten ZGA. Die Erklärung ist durch die Erzeugung der ZGA über Ersetzungsstoßfolgen möglich. Aus einem Vergleich von Messungen der Defekterzeugungsrate mit 0,98 MeV- und 2,8 MeV-Elektronen folgt, daß bei 2,8 MeV-Bestrahlung keine DZGA durch Mehrfachproduktion (zwei oder mehr Frenkeldefekte pro Primärstoß) erzeugt werden. Der Einfluß von DZGA auf die Defekterzeugungsraten, die durch zwei frei diffundierende ZGA während der Diffusion gebildet werden, ist ebenfalls vernachlässigbar.

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